(57)【要約】【課題】処理対象層に、半導体デバイスの小型化要求を満たす小さい寸法の開口部を形成することができる基板処理方法を提供する。【解決手段】処理対象基板であるウエハＷのマスク層としてのフォトレジスト膜５３上に補強膜を形成すると共に、開口パターンを形成する線状部分の線幅ａをトリミングする成膜トリミングステップは、フォトレジスト膜５３の表面に１価のアミノシランを吸着させる吸着ステップと、吸着したアミノシランを、酸素をプラズマ励起した酸素ラジカルを用いて酸化し、これによってアミノシランをＳｉ酸化膜に改質すると共にフォトレジスト膜５３の線状部分の線幅ａをトリミングする酸化ステップを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象層と、有機膜とを有する基板を処理する基板処理方法であって、前記有機膜表面に補強膜を形成しつつ開口パターンを形成する該有機膜の線状部分の線幅を微細化する成膜トリミングステップを有することを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記成膜トリミングステップは、前記有機膜表面にＳｉ含有ガスを吸着させる吸着ステップと、吸着したＳｉ含有ガスをＳｉ酸化膜に改質すると共に前記有機膜の前記線幅を微細化する酸化ステップを有することを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記Ｓｉ含有ガスとして、１価のアミノシランを用いることを特徴とする請求項２記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記吸着ステップにおける処理圧力は、１．３３×１０−１Ｐａ（１ｍＴｏｒｒ）〜１．３３×１０ｋＰａ（１００Ｔｏｒｒ）であることを特徴とする請求項２又は３記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記吸着ステップにおける処理温度は、２０℃〜７００℃であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記酸化ステップにおいて、酸化ガスとして酸素含有ガスを用い、該酸素含有ガスをプラズマ励起した酸素ラジカルによって前記有機膜表面に吸着したＳｉ含有ガスをＳｉ酸化膜に改質すると共に前記有機膜の前記線幅を微細化することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記酸化ステップにおける処理圧力は、１．３３×１０−１Ｐａ（１ｍＴｏｒｒ）〜１．３３×１０ｋＰａ（１００Ｔｏｒｒ）であることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記酸化ステップにおける処理温度は、２０℃〜７００℃であることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記有機膜における前記線状部分の線幅は、６０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載に基板処理方法。
【請求項１０】
前記成膜トリミングステップによって形成された前記補強膜の一部をエッチングして前記有機膜のトリミングされた前記線状部分を露出させる補強膜エッチングステップを有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理方法に関し、特に、マスク層としての有機膜表面に補強膜を形成しつつ、開口パターンを形成する有機膜の線状部分の線幅を微細化する基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン基材上にＣＶＤ処理等によって形成された不純物を含む酸化膜、例えばＴＥＯＳ（Tetra  Ethyl  Ortho  Silicate）膜、導電膜、例えばＴｉＮ膜、反射防止膜（ＢＡＲＣ膜）及びマスク層（フォトレジスト膜）が順に積層された半導体デバイス用のウエハが知られている（例えば、特許文献１参照）。フォトレジスト膜は、フォトリソグラフィにより所定のパターンに形成され、反射防止膜及び導電膜のエッチングの際に、マスク層として機能する。
【０００３】
近年、半導体デバイスの小型化が進む中、上述したようなウエハの表面における回路パターンをより微細に形成する必要性が生じてきている。このような微細な回路パターンを形成するためには、半導体デバイスの製造過程において、フォトレジスト膜におけるパターンの最小寸法を小さくして、小さい寸法の開口部（ビアホールやトレンチ）をエッチング対象膜に形成する必要がある。一方、フォトレジスト膜におけるパターンを小さくするために、例えば現像光による露光制御性を向上すべく透明性の高い材質を用いると、透明性の高い材質は硬度が低いためマスク層自体の強度が低下してパターン倒れの原因となり、十分なエッチング耐性が得られないという問題がある。例えば、パターンの線幅が１０ｎｍ以下であってアスペクト比が大きい場合にこの傾向が強い。このように、フォトレジスト膜をはじめとするマスク層においては、パターンの微細化とエッチング耐性とはトレードオフ（二律背反）の関係にある。
【０００４】
ところで、半導体デバイスの製造過程において、マスク層の線状部分の線幅を微細化させるための従来技術が開示された公知文献として特許文献２が挙げられる。
【０００５】
特許文献２には、ウエハの下地層上に、電子線の照射によって凝縮する性質を示すレジスト材料を使用してレジスト膜を形成し、レジスト膜に露光処理を施して所定の線幅のレジストパターンを形成した後、電子線を照射してレジストパターンの線幅を縮小させるレジストパターンの形成方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１９０９３９号公報
【特許文献２】特開２００４−１３４５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術は、レジストパターンの線幅を微細化（以下、「トリミング」という。）できるものの、トリミングされたレジストパターンが補強されておらず、該レジストパターンが倒壊するという問題がある。従って、処理対象層に半導体デバイスの小型化要求を満たす小さい寸法の開口部を形成するのは困難である。
【０００８】
本発明の目的は、処理対象層に、半導体デバイスの小型化要求を満たす小さい寸法の開口部を形成することができる基板処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の基板処理方法は、処理対象層と、マスク層としての有機膜を有する基板を処理する基板処理方法であって、前記有機膜表面に補強膜を形成しつつ該有機膜の開口パターンを形成する線状部分の線幅を微細化する成膜トリミングステップを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の基板処理方法は、請求項１記載の基板処理方法において、前記成膜トリミングステップは、前記有機膜表面にＳｉ含有ガスを吸着させる吸着ステップと、吸着したＳｉ含有ガスをＳｉ酸化膜に改質すると共に前記有機膜の前記線幅を微細化する酸化ステップを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の基板処理方法は、請求項２記載の基板処理方法において、前記Ｓｉ含有ガスとして、１価のアミノシランを用いることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の基板処理方法は、請求項２又は３記載の基板処理方法において、前記吸着ステップにおける処理圧力は、１．３３×１０−１Ｐａ（１ｍＴｏｒｒ）〜１．３３×１０ｋＰａ（１００Ｔｏｒｒ）であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の基板処理方法は、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の基板処理方法において、前記吸着ステップにおける処理温度は、２０℃〜７００℃であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の基板処理方法は、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の基板処理方法において、前記酸化ステップにおいて、酸化ガスとして酸素含有ガスを用い、該酸素含有ガスをプラズマ励起した酸素ラジカルによって前記有機膜表面に吸着したＳｉ含有ガスをＳｉ酸化膜に改質すると共に前記有機膜の前記線幅を微細化することを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の基板処理方法は、請求項２乃至６のいずれか１項に記載の基板処理方法において、前記酸化ステップにおける処理圧力は、１．３３×１０−１Ｐａ（１ｍＴｏｒｒ）〜１．３３×１０ｋＰａ（１００Ｔｏｒｒ）であることを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の基板処理方法は、請求項２乃至７のいずれか１項に記載の基板処理方法において、前記酸化ステップにおける処理温度は、２０℃〜７００℃であることを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の基板処理方法は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載に基板処理方法において、前記有機膜における前記線状部分の線幅は、６０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の基板処理方法は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の基板処理方法において、前記成膜トリミングステップによって形成された前記補強膜の一部をエッチングして前記有機膜のトリミングされた前記線状部分を露出させる補強膜エッチングステップを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の基板処理方法によれば、有機膜表面に補強膜を形成しつつ有機膜の線状部分の線幅を微細化するので、マスク層の開口パターンを形成する線状部分の線幅を補強しつつ微細化することができ、これにより、幅が微細化された開口パターンを有するマスク層を得ることができる。その結果、処理対象層に半導体デバイスの小型化要求を満たす小さい寸法の開口部を形成することができる。
【００２０】
請求項２記載の基板処理方法によれば、有機膜表面にＳｉ含有ガスを吸着させた後、吸着したＳｉ含有ガスをＳｉ（シリコン）酸化膜に改質すると共に有機膜の線状部分の線幅を微細化するので、有機膜の線状部分の線幅をトリミングしながらその強度を向上させることができる。
【００２１】
請求項３記載の基板処理方法によれば、Ｓｉ含有ガスとして、１価のアミノシランを用いるので、Ｓｉ含有ガスが有機膜表面へ吸着し易くなって成膜トリミングステップにおける改質及び酸化のサイクルレートが向上する。
【００２２】
請求項４記載の基板処理方法によれば、吸着ステップにおける処理圧力を、１．３３×１０−１Ｐａ（１ｍＴｏｒｒ）〜１．３３×１０ｋＰａ（１００Ｔｏｒｒ）としたので、有機膜表面へのＳｉ含有ガスの吸着力が大きくなる。
【００２３】
請求項５記載の基板処理方法によれば、吸着ステップにおける処理温度を、２０℃〜７００℃としたので、形成されるＳｉ酸化膜の膜質や膜厚の均一性が向上する。
【００２４】
請求項６記載の基板処理方法によれば、酸化ガスとして酸素含有ガスを用い、該酸素含有ガスをプラズマ励起した酸素ラジカルによって有機膜表面に吸着したＳｉ含有ガスをＳｉ酸化膜に改質すると共に有機膜の線状部分の線幅を微細化するようにしたので、改質及び線状部分のトリミングを促進することができる。
【００２５】
請求項７記載の基板処理方法によれば、酸化ステップにおける処理圧力を、１．３３×１０−１Ｐａ（１ｍＴｏｒｒ）〜１．３３×１０ｋＰａ（１００Ｔｏｒｒ）としたので、酸素ラジカルが発生しやすくなり、しかも処理空間における酸素ラジカルの平均自由行程を大きくすることができ、もって、Ｓｉ酸化膜への改質及び線状部分の微細化を促進できる。
【００２６】
請求項８記載の基板処理方法によれば、酸化ステップにおける処理温度を、２０℃〜７００℃としたので、有機膜表面に吸着したＳｉ含有ガスのＳｉ酸化膜への改質及び線状部分のトリミングを良好に行うことができる。
【００２７】
請求項９記載の基板処理方法によれば、有機膜における線状部分の線幅を、６０ｎｍ以下としたので、有機膜の線状部分を補強膜で補強しつつ更にトリミングすることによって近年の半導体デバイスの小型化要請に応えることができる。
【００２８】
請求項１０記載の基板処理方法によれば、成膜トリミング処理によって形成された補強膜の一部をエッチングして有機膜のトリミングされた線状部分を露出させるようにしたので、有機膜の線状部分の両面がＳｉ酸化膜で補強されたものとなり、その後、露出した有機膜の線状部分を除去してＳｉ酸化膜をサイドウォールとして機能させる等、処理対象層の加工の自由度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板処理方法に適用される成膜トリミング装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る基板処理方法における成膜トリミング処理を示すフローチャートである。
【図３】図２の成膜トリミング処理の具体例を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
【００３１】
まず、本発明の実施の形態に係る基板処理方法に適用される基板処理装置について説明する。この基板処理装置は、ＭＬＤ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理を利用して、基板としての半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）の有機膜表面に補強膜を形成しながら開口パターンを形成する線状部分の線幅をトリミングする装置（以下、「成膜トリミング装置」という。）であって、プラズマ発生時の出力を、例えば５００Ｗ〜３０００Ｗまで増大させることができるようにしたものである。
【００３２】
図１は、本発明の実施の形態に係る基板処理方法に適用される成膜トリミング装置の概略構成を示す縦断面図である。この成膜トリミング装置は、バッチ式の装置であるが、枚葉式の装置を適用することもできる。
【００３３】
図１において、成膜トリミング装置１０は、有天井で略円筒状の反応管１２を備えている。反応管１２は、耐熱及び耐腐食性に優れた材料、例えば、石英によって形成されている。
【００３４】
反応管１２の外表面の一部には、反応管１２の内部ガスを排気するための排気部１３が設けられている。排気部１３は、反応管１２に沿って上方向に延び、複数の開口を介して反応管１２の内部と連通している。排気部１３の上端は、反応管１２の頂部に設けられた排気口１４に連結されている。排気口１４には図示省略した圧力調整機構が設けられており、この圧力調整機構によって反応管１２の内部圧力が所定の圧力（真空度）に調整される。
【００３５】
反応管１２の下方には、例えば石英からなる蓋体１５が配置されており、蓋体１５は、エレベータ機構により上下動可能に構成されている。すなわち、蓋体１５が上昇すると反応管１２の下方側（炉口部分）が閉鎖され、下降すると開口される。蓋体１５上には、例えば石英からなるウエハボート１６が載置されており、ウエハボート１６は、被処理基板であるウエハＷが垂直方向に所定の間隔をおいて複数枚収容されている。反応管１２の周囲には、図示省略した電熱ヒータが配置されており、この電熱ヒータによって反応管１２の内部温度が調整される。
【００３６】
反応管１２には、酸化ガスを導入する酸化ガス供給管１８と、酸化ガス以外の処理ガスを導入する処理ガス供給管（図示省略）とが設けられている。酸化ガス供給管１８は、プラズマ発生部１７を介して反応管１２に連結されている。従って、酸化ガスは、酸化ガス供給管１８を流通し、プラズマ発生部１７に設けられた一対の電極１９によってプラズマ励起されて活性酸素（以下、「酸素ラジカル」という。）になり、その後、反応管１２に導入される。
【００３７】
図示省略した処理ガス供給管は、酸化ガス供給管１８と平行に配置され、直接反応管１２に接続されている。処理ガス供給管としては、例えば、分散インジェクタが用いられる。反応管１２に供給される処理ガスとしては、ソースガス、酸化ガス、希釈ガス、パージガス等がある。酸化ガス以外のソースガス、希釈ガス、パージガスは、処理ガス供給管を経て反応管１２に導入される。
【００３８】
ソースガスは、被処理基板である有機膜の表面にソースとしてＳｉ（シリコン）を吸着させるガスであり、Ｓｉ含有ガスとして１価のアミノシラン、例えばＳｉＨ３（ＮＨＣ（ＣＨ３）３）、ＳｉＨ３（Ｎ（ＣＨ３）２）等が好適に適用される。酸化ガスは、被処理基板に吸着されたソース（Ｓｉ）を酸化するガスであり、酸素含有ガスが用いられる。酸素含有ガスとしては、例えば純水の酸素（Ｏ２）ガスが用いられるが、Ｏ２ガスを、例えばＮ２ガス等で適宜希釈したガスを用いることもできる。希釈ガスは、処理ガスを希釈するガスであり、例えば窒素（Ｎ２）ガスである。また、パージガスとしては、例えば窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスが用いられる。酸化ガス以外のガスは、プラズマ励起（活性化）されない。酸化ガス供給管１８及び処理ガス供給管には、垂直方向に所定間隔の供給孔が複数設けられており、供給孔から反応管１２内に処理ガスが供給される。
【００３９】
成膜トリミング装置１０は図示省略した制御部を有し、制御部は成膜トリミング装置１０の各構成部材及び必要に応じて付設された各種センサ等を制御する。
【００４０】
以下に、成膜トリミング装置１０において実行される本発明の実施の形態に係る基板処理方法としての成膜トリミング処理について詳細に説明する。
【００４１】
成膜トリミング処理は、ＭＬＤ処理を利用してウエハＷのフォトレジスト膜上に酸化膜からなる補強膜を形成しつつ、マスク層の開口パターンを形成する線状部分の線幅をトリミングするものである。成膜トリミング処理は、ウエハＷのフォトレジスト膜に対して成膜トリミング処理を施す成膜トリミング処理用プログラムに応じて成膜トリミング装置の制御部が実行する。
【００４２】
図２は、本発明の実施の形態に係る基板処理方法における成膜トリミング処理を示すフローチャートである。
【００４３】
図２において、成膜トリミング処理を実行する際、まず、図１の成膜トリミング装置１０の反応管１２内に、図示省略した処理ガス供給管からＮ２ガスを直接導入して反応管１２内をパージする（ステップＳ１）。次いで、複数枚のウエハＷを収容したウエハボート１６を蓋体１５上に載置し、蓋体１５を上昇させてウエハＷを反応管１２内に収容する（ステップＳ２）。
【００４４】
次に、反応管１２内を、例えば４００℃、６．６５×１０Ｐａ（５００ｍＴｏｒｒ）に調整し（ステップＳ３）、この状態で処理ガス供給管からＳｉ含有ガスとして、例えば１価のアミノシランであるＳｉＨ３（ＮＨＣ（ＣＨ３）３）ガスを導入してウエハＷのフォトレジスト膜の表面に吸着させる（ステップＳ４）（吸着ステップ）。フォトレジスト膜表面にＳｉ含有ガスを吸着させた後、処理ガス供給管からＮ２ガスを導入して反応管１２内の余剰のＳｉ含有ガス等をパージする（ステップＳ５）。
【００４５】
次いで、余剰のＳｉ含有ガス等がパージされた反応管１２内の温度を、例えば４００℃に設定し、Ｎ２ガスを供給する等して内部圧力を、例えば６．６５×１０Ｐａ（５００ｍＴｏｒｒ）に調整する（ステップＳ６）。その後、酸化ガス供給管１８を介して、例えばＯ２ガスを供給し、プラズマ発生部１７の電極１９間に、例えば５００Ｗ〜３０００Ｗの高周波電力を印加して酸素をプラズマ励起して酸素ラジカルを発生させ、発生した酸素ラジカルを反応管１２に供給してフォトレジスト膜に付着したＳｉ含有ガスを酸化し、これによってＳｉ含有ガスをＳｉ酸化膜に改質してフォトレジスト膜を補強すると共に線状部分をトリミングする（ステップＳ７）（酸化ステップ）。
【００４６】
このとき、Ｓｉ含有ガス中のＣ成分及びＨ成分は、例えばＣＯ２又はＨ２Ｏとして飛散し、Ｓｉは、例えばＳｉＯ２となる。また、マスク膜の開口パターンを形成する線状部分のＣ成分がＣＯ２として飛散する。これにより、フォトレジスト膜の線状部分の表面をＳｉ酸化膜に改質すると共に、当該線状部分をトリミングする。その後、酸素含有ガスの導入を停止し、処理ガス供給管からＮ２ガスを導入して反応管１２内をパージして成膜トリミング処理の１サイクルを終了する。
【００４７】
次いで、成膜トリミング処理を再度繰り返すか否かの判定を行い（ステップＳ８）、成膜トリミング処理が完了するまで、ステップＳ１〜ステップＳ７を繰り返し、成膜トリミング処理が完了した時点で本処理を終了する。
【００４８】
図２の処理によれば、ウエハＷのフォトレジスト膜表面にＳｉ含有ガスを吸着させ（吸着ステップ）、吸着したＳｉ含有ガスを、酸素をプラズマ励起した酸素ラジカルによって酸化させてＳｉ酸化膜に改質する。また、改質の際、線状部分のＣ成分が飛散して線状部分がトリミングされる（酸化ステップ）。従って、処理開始時、例えば３０ｎｍであったフォトレジスト膜（マスク層）の開口パターンを形成する線状部分の線幅を、例えば７ｎｍ程度まで縮小することができる。また、このとき線状部分の両側をＳｉ酸化膜によって補強することができるので、トリミングされた線状部分のパターン倒れを起こすこともない。
【００４９】
また、図２の処理によれば、Ｓｉ酸化膜の形成と、フォトレジスト膜の線状部分のトリミングを同時に行うことができるので、フォトレジスト膜の線状部分をトリミングした後、線状部分を挟持するようにサイドウォールを形成する従来技術に比べて、処理工程数を減少させることができる。また、従来技術のように、フォトレジストの線状部分をトリミングした後、サイドウォールを形成するために、ウエハを別の基板処理装置に移動させる必要がないので、ディフェクト（欠陥）の発生頻度を低減することもできる。
【００５０】
本実施の形態において、成膜トリミング処理が施されるフォトレジスト膜は、開口パターンを形成する線状部分の線幅が、例えば６０ｎｍ以下の有機膜である。線幅が１００ｎｍを超えると、トリミング量が大きすぎて実用的でなくなる。
【００５１】
図２の成膜トリミング処理は、吸着ステップによってフォトレジスト膜にＳｉ含有ガスを吸着させた後、酸化ステップによってＳｉ含有ガスをＳｉ酸化膜に改質するものであるが、Ｓｉ含有ガスをＳｉ酸化膜に改質する際、Ｓｉ酸化膜が次第に厚くなるに伴って開口パターンを形成する線状部分の線幅が次第にスリム化する。このような成膜トリミング処理は、吸着ステップにおいて、Ｓｉ含有ガスがフォトレジスト膜表面に均一に吸着するので、これが酸化されたＳｉ酸化膜は、均質且つ均等厚さの補強膜となる。
【００５２】
図２の処理において、ステップＳ１〜ステップＳ７までの処理サイクルは、通常、数十〜数百回繰り返される。成膜トリミング処理の終了時点は、例えば経験上、上記の処理サイクルを何回繰り返せば目的のマスク層が得られるかを参考にサイクル数を決定し、そのサイクル数が終了した時点で成膜トリミング処理が終了したものとみなすようにしてもよい。この場合、フォトレジスト膜の線状部分の線幅は、繰り返しのサイクル数、反応管内の温度、圧力、酸素ラジカル発生時の電力等によって変動する。
【００５３】
図２の処理において、吸着ステップにおける反応管の内部温度は、２０℃〜７００℃であることが好ましい。反応管の内部温度が２０℃よりも低いと吸着ステップにおけるＳｉ含有ガスのフォトレジスト膜への付着が不十分になる虞があり、７００℃を越えると酸化ステップ後のＳｉ酸化膜の膜質又は膜厚が不均一になる虞がある。吸着ステップにおける反応管の内部温度が、２０℃〜７００℃であれば、Ｓｉ含有ガスのフォトレジスト膜への吸着状態が良好で、均質のＳｉ酸化膜を均等厚で形成することができる。
【００５４】
図２の処理において、吸着ステップにおける反応管１２の内部圧力は、１．３３×１０−１Ｐａ（１ｍＴｏｒｒ）〜１．３３×１０ｋＰａ（１００Ｔｏｒｒ）であることが好ましい。これによって、フォトレジスト膜へのＳｉ含有ガスの吸着状態が良好となる。
【００５５】
図２の処理において、酸化ステップにおける酸素含有ガスの供給量は、適用される酸素含有ガス中の酸素濃度、プラズマ励起状態等によって異なるが、フォトレジスト膜に付着したＳｉ含有ガスを十分にＳｉ酸化膜に改質することができ、且つ線状部分の線幅を所定の値、例えば７ｎｍ程度までトリミングできる量であることが好ましい。
【００５６】
図２の処理において、酸化ステップにおけるプラズマ発生部１７の高周波電源の出力は、例えば５００Ｗ〜３０００Ｗであることが好ましく、プラズマ発生部１７の圧力は、例えば０．１３３Ｐａ（１ｍＴｏｒｒ）〜１．３３×１０２Ｐａ（１０００ｍＴｏｒｒ）であることが好ましい。これによって、プラズマが良好に発生し、且つ反応管１２内に十分な酸素ラジカルを供給することができる。
【００５７】
図２の処理において、酸化ステップにおける反応管１２の内部圧力は、１．３３×１０−１Ｐａ（１ｍＴｏｒｒ）〜１．３３×１０ｋＰａ（１００Ｔｏｒｒ）であることが好ましい。この範囲の圧力にすることにより、フォトレジスト膜表面に吸着したＳｉ含有ガスを良好にＳｉ酸化膜に改質すると共に、線状部分を良好にトリミングすることができる。
【００５８】
図２の処理において、酸化ステップにおける処理温度は、２０℃〜７００℃であることが好ましい。この温度範囲であれば、フォトレジスト膜表面に吸着したＳｉ含有ガスを良好にＳｉ酸化膜に改質することができ、また調整も容易である。
【００５９】
図２の処理において、Ｓｉ含有ガスとして１価のアミノシランを適用したが、２価又は３価のアミノシランを適用することもできる。２価のアミノシランとしては、例えばＢＴＢＡＳ：ＳｉＨ２（ＮＨＣ（ＣＨ３）３）２、３価のアミノシランとしては、例えば３ＤＭＡＳ：ＳｉＨ（Ｎ（ＣＨ３）２）３が挙げられる。
【００６０】
図２の処理において、成膜トリミング処理後のウエハＷに対し、例えば、補強膜としてのＳｉ酸化膜の一部をエッチングしてトリミングされた線状部分を露出させる補強膜エッチングステップを有することが好ましい。補強膜エッチングステップを施した後、露出した線状部分をエッチングして消失させることによって、ダブルパターニングと同様の効果が得られる幅が微細化された開口パターンを有する、補強膜としてのＳｉ酸化膜からなるマスク層を得ることができる。
【００６１】
図３は、図２の成膜トリミング処理の具体例を示す工程図である。図３（Ａ）において、このウエハＷは、シリコン基材５０の表面に形成された処理対象層としてのポリシリコン膜５１と、ポリシリコン膜５１上に形成されたフォトレジスト膜（マスク層）５３とを有する。フォトレジスト膜５３には、所定の開口部５４が設けられている。
【００６２】
そして、処理開始前、線状部分の線幅ａが３０ｎｍであったフォトレジスト膜５３に対して成膜トリミング処理を施すと、図３（Ｂ）に示したように、線状部分の線幅ａが１０ｎｍ以下までトリミングされると共に、フォトレジスト膜５３の線状部分がＳｉ酸化膜５５によって補強される。その後、ウエハＷをエッチング処理装置に移して、まず、ＣＦ４ガスを含む処理ガスのプラズマを用いてＳｉ酸化膜５５の一部を除去してフォトレジスト膜５３を露出させ、さらに、Ｏ２ガスを含む処理ガスのプラズマを用いて該露出したフォトレジスト膜５３を除去する。これにより、図３（Ｃ）に示すように、２つのＳｉ酸化膜５５が対をなす、幅が微細化された開口パターンを有するマスク層を得ることができる（ダブルパターニング）。その後、該マスク層を用いてポリシリコン膜５１をエッチングすることにより、該ポリシリコン膜５１に半導体デバイスの小型化要求を満たす小さい寸法の開口部を形成することができる。
【００６３】
また、本実施の形態において、成膜トリミング処理後の線状部分の両側に形成された補強膜５５を、近年の半導体製造技術であるサイドウォール方法におけるサイドウォールとして利用することもできる。このとき、サイドウォール相互間の間隔は、線状部分の線幅のトリミングの程度を制御することによって、換言すれば、成膜するＳｉ酸化膜の膜厚を制御することによって調整することができる。
【００６４】
本実施の形態において、有機膜がフォトレジスト膜である場合について説明したが、成膜トリミング処理される有機膜は、フォトレジスト膜に限定されるものではなく、マスク層として機能する他の有機膜であってもよい。また、有機膜は、被処理基板の表層に限らず、中間層であってもよい。
【００６５】
上述した実施の形態において、プラズマ処理が施される基板は半導体デバイス用のウエハに限られず、ＬＣＤ（Liquid  Crystal  Display）を含むＦＰＤ（Flat  Panel  Display）等に用いる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であってもよい。
【００６６】
また、本発明の目的は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。
【００６７】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００６８】
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。
【００６９】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した各実施の形態の機能が実現されるだけではなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００７０】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その拡張機能を拡張ボードや拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
１０  基板処理装置（成膜トリミング装置）
１２  反応管
１７  プラズマ発生部
１８  酸化ガス供給管
５０  シリコン基材
５１  アモルファスカーボン膜
５３  フォトレジスト膜
５４  開口部
５５  Ｓｉ酸化膜
【図１】
2010219106.tif 000003
【図２】
2010219106.tif 000004
【図３】
2010219106.tif 000005